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Verfahrenstechnik 4/2016

Verfahrenstechnik 4/2016

TOP-THEMA I POWTECH

TOP-THEMA I POWTECH Praxisnaher Vergleich Einfache Auswahl des passenden Materials für abreinigbare Filterelemente Die Abscheidung von Stäuben aus Prozessabgasen und damit die Einhaltung der Grenzwerte für Staubemissionen in Industrieanlagen werden nach aktuellem Stand der Technik in vielen Anwendungen durch abreinigbare Filterelemente gewährleistet. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, müssen sich diese Filterelemente, neben der Reduzierung der Feinstaubemission, durch Energieeffizienz und durch eine einfache Abreinigung über eine lange Lebensdauer auszeichnen. Einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer und die Abscheidecharakteristik eines Filterelementes in der Gasreinigung haben die Betriebsbedingungen in der Anlage. Daher werden die verwendeten Filtermaterialien vom Hersteller speziell für bestimmte Anwendungen ausgewählt, um ein optimales Filtrations- und Abreinigungsverhalten zu garantieren. Um diese applikationsbezogenen Prozessbedingungen in der Filtermedienprüfung umsetzen zu können, bietet Palas verschiedene Varianten für die Filtermedienprüfung mit dem bewährten MMTC 2000 Prüfsystem nach VDI 3926, Ausführungsbeispiel 2 und DIN ISO 11057 an: n MMTC 2000 E: Variante mit Kanal aus Edelstahl für Temperaturen bis 70 °C n MMTC 2000 EH: Variante heizbar bis 250 °C n MMTC 2000 EHF: Variante heizbar bis 250 °C und Regelung der rel. Feuchte auf bis zu 80 % bei einer Prüftemperatur von 90 °C. Mit diesen Prüfstandsvarianten können anwenderspezifische Testprozeduren erstellt werden, die die für das Medium relevanten Prozessparameter zuverlässig bestimmen: n der Differenzdruckanstieg am Prüffilter während der Bestaubung n die Abreinigungseffizienz über den Restdruckverlust nach der Abreinigung n die Zykluszeit, d. h. die Zeit zwischen zwei Abreinigungen n die Staubemission über einen Absolut filter sowie online über die Staubmessung mit dem Aerosolspektrometersystem Promo. Das Messprinzip Das in der Mitte des horizontal aufgebauten Prüfkanals installierte Prüffiltermedium wird kontinuierlich mit konstanter Anströmgeschwindigkeit durchströmt und der resultierende Differenzdruck gemessen. Die Aerosolaufgabe erfolgt definiert mit dem Präzisions-Aerosolgenerator RBG 2000. Verschiedene Stäube aus der praktischen Anwendung oder Normprüfstäube werden über einen geschwindigkeitsgeregelten Transportkolben auf eine rotierende Edelstahlbürste aufgebracht, die den Staub in die Dispergiereinheit befördert. Mit einem über einen Luftmassenstromregler exakt eingestellten Dispergiervolumenstrom wird der Staub von der Bürste in die Dispergiereinheit transportiert und äußerst konstant bezüglich der Partikelgrößenverteilung und Partikelkonzentration in die Staubaufbereitungseinheit des Prüfkanals geleitet. Der Staubaufbereitungseinheit ist die Mischkammer für die Prüfluftkonditionierung vorgeschaltet. In dem speziell für diese Anwendung konstruierten Verdampfer wird heißer Dampf mit trockener Luft gemischt, um die Prüfluft auf bis zu 80 % rel. Luft­ 32 VERFAHRENSTECHNIK 4/2016

feuchte bei bis zu 90 °C Lufttemperatur im Prüfkanal zu regeln. Zur Vermeidung von Kondensation und zur Temperatursteuerung der Prüfluft wird der gesamte Prüfkanal mit Heizmanschetten auf bis zu 250 °C beheizt. Insgesamt elf verschiedene, einzeln regelbare Heizelemente sorgen für die exakte Steuerung der Prüftemperatur über die gesamte Messstrecke. Abströmseitig ist der Prüfstand mit einer Ad sorptionseinheit zur Entfernung der Schad gase aus der Prüfluft und anschließend mit einem Wärmetauscher inklusive Wasserkühlung ausgerüstet. Das auskondensierte Wasser wird gesammelt und zum Verdampfer rückgeführt. Die Adsorptionseinheit wurde vom IUTA e.V. zur Verfügung gestellt, da ein Prüfstand mit dieser Sondereinheit für ein Forschungs projekt an das IUTA e.V. geliefert wurde. Zur weiteren Untersuchung der Wirkung von Schadgasen auf das Filtrationsverhalten werden Schadgase wie beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure zusätzlich in die Mischkammer eingeleitet. Die so konditionierte Prüfluft wird in der Staubaufbereitungseinheit mit dem Prüfaerosol gemischt und homogen verteilt auf das Filtermedium geleitet. Durch den Aufbau eines Staubkuchens am Filtermedium steigt der Differenzdruck am Medium an. Bei Erreichen eines vordefinierten Differenzdruckes wird mittels eines Druckluftstoßes der Staubkuchen abgereinigt. Der Reststaubgehalt im Reingas wird über einen Absolutfilter sowie online mit dem Aerosolspektrometersystem, das sowohl die Partikelkonzentration als auch die Partikelgrößenverteilung im Reingas zuverlässig in einem Partikelgrößen bereich von 200 nm bis 40 µm messen kann, bestimmt. Anwendungsbezogene Prüfung Bei GKN Sinter Metals Engineering in Radevormwald werden seit Kurzem Filtermedien unter extremen Bedingungen bezüglich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Anströmgeschwindigkeit getestet. Dafür hat sich das Technologiezentrum für Pulvermetallurgie im GKN-Konzern mit dem Filterprüfstand MMTC 2000 EHF von Palas ausgerüstet. Damit will das Unternehmen „neue Filter entwickeln sowie bestehende Filter mit Produkten der Marktbegleiter vergleichen“, so Enrico Mählig, Ingenieur im Bereich Forschung und Entwicklung bei GKN Sinter Metals. Ein großer Vorteil von Metallfiltern im Vergleich zu Textilfiltern ist deren hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Belastungen. So sind die meisten Textilfilter bei Temperaturen um die 250 °C nicht mehr voll funktionstüchtig, während Metallfilter weit höheren Temperaturen standhalten. „In der Indus trie ist es in der Regel so, dass alles abgekühlt, dann filtriert und gegebenenfalls wieder aufgewärmt wird“, so Mählig. Ein sehr energieintensiver Prozess, der mit temperaturbeständigen Filtern entfällt. Allerdings war es bisher schwierig, belastbare Aussagen für Filter bei hohen Temperaturen zu erhalten. An der Grenze der Belastbarkeit für Textilfilter können er und seine Kollegen mit dem neuen Palas Filterprüfstand testen, welche Metalle und Legierungen in diesem Tem peraturbereich am besten filtern. Diese Erkenntnisse fließen derzeit in erster Linie in die Entwicklung der neuen Filterkerzen ein. Feuchtigkeit setzt Filtern zu Eine weitere Herausforderung für Filtermedien sind häufige Änderungen der relativen Feuchtigkeit. In zyklischen Prozessen, bei denen Industrieanlagen häufig auf geheizt und abgekühlt werden, setzt die bei Taupunkt unterschreitungen entstehende Feuchtigkeit Filtern zu. Mit dem neuen Prüfstand MMTC 2000 EHF können Filter bis zu einer Temperatur von 90 °C bei 80 % Luftfeuchtigkeit getestet werden. Davon verspricht sich Mählig Erkenntnisse da rüber, wie sich Filterkuchen und Filter im Allgemeinen unter solchen Bedingungen verhalten sowie über mögliche Korrosionserscheinungen. Das Langzeitverhalten von Filtermedien kann mit dem Prüfstand unter diesen Bedingungen reproduzierbar studiert werden. „Bisher konnten wir nur einen neuen Filter beladen, bis sich auf diesen der Filterkuchen aufgebaut hat. Nun können wir die Filtrationszyklen besser verstehen“, so Mählig. Der neue Prüfstand kann den Girlanden effekt während der Abreinigung eines Filterschlauchs simulieren. Eine Sonderanfertigung ist der Prüfstand in Sachen Anströmgeschwindigkeiten. Aufgrund der festen Struktur deformieren Metallfilter bei hohen Anströmgeschwindigkeiten nicht. Daher baute Palas den Prüf stand so, dass bei bis zu 0,1 m/s Anström geschwindigkeit getestet werden kann. Die Möglichkeit, die Filtermaterialien im Labor auf ihre Eigenschaften untersuchen zu können, gibt Anwendern und Herstellern wichtige Informationen bezüglich der Einsetzbarkeit von Filtermaterialien in der praktischen Anwendung und erspart lange und teure Feldversuche im Betrieb. Halle 3, Stand 302 Fotos: Fotolia, Palas www.palas.de Staubfreier Pulvereintrag in Flüssigkeiten? Die Nr. 1 in der Pulverbenetzung: YSTRAL Conti-TDS Technologie Erleben Sie die YSTRAL Conti-TDS Live-Demo: Halle 3A, Stand 309 Mehr Informationen unter pulverbenetzung.ystral.com ystral, eine Denkfabrik der Verfahrenstechnik

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